کمانش تیرآهن چگونه اتفاق می افتد؟

<p dir="rtl"><img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="https://lh7-us.googleusercontent.com/docsz/AD_4nXfU13JsI9yAdTu_yyGA5QZRF-m6UJ5G2_7mnFbqYcq9xlte-aPwbHeKiHJIwJVnN0j6wgwfQVsdWOjD_8eNtgbPU-Ltcsx7XHKMLuFXB2s1FWNFiewIHBIwo8cZ5TySb-Gw7Mt6FRm8A_92Vgkn7NY0GEDC?key=PlSLoGc4af54hsC9wPSuWg" width="624" height="468"></p> <h2 dir="rtl"><span style="font-size: 14pt;">کمانش تیرآهن چگونه اتفاق می افتد؟</span></h2> <p dir="rtl">حالا به صورت دقیق تر می خواهیم ببینیم که دقیقا چه بر سر تیرآهن می آید وقتی کمانش رخ می دهد. این طبق مراحل زیر رخ می دهد:</p> <ul> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">تنش های فشاری در تیر از نیروهای فشاری محوری یا ممان های خمشی بوجود می آید.</p> </li> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">بارهای فشاری بیشتر شده و به سمت بال ها حرکت می کند.</p> </li> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">در نقطه بحرانی، تیر ناپایدار شده و به طور ناگهانی از محور خود خارج می شود</p> </li> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">کمانش ممکن است محلی (به عنوان مثال روی بال یا جان) یا سراسری (در امتداد طول) باشد.</p> </li> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">پس از کمانش، ظرفیت تیر به دلیل توزیع مجدد تنش ها به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.</p> </li> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">&nbsp;نش های واقعی بر تنش کمانش تأثیر می گذارند.</p> </li> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">&nbsp;مهاربندی نادرست و نداشتن تکیه گاه کافی، سرعت کمانش را زیاد می کند حتی برای تیرهای سبک.</p> </li> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">به دلیل انحراف یا ناپایداری بیش از حد منجر به شکست می شود. در نهایت، کمانش شروع شده</p> </li> </ul> <h2 dir="rtl"><span style="font-size: 14pt;">چرا کمانش تیرآهن رخ می دهد؟</span></h2> <p dir="rtl">چندین دلیل وجود دارد که باعث می شود این پدیده رخ دهد از جمله:</p> <ul> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">لاغری یا باریک بودن تیر</p> </li> </ul> <p dir="rtl">اگر ابعاد طول آن بیشتر از عرض آن باشد، تیر را لاغر می گویند. تیرهای فولادی به ویژه تیرهای ipe (معمولی) بال و جان های نازک دارند که مستعد کمانش هستند.</p> <ul> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">استحکام بالا</p> </li> </ul> <p dir="rtl">ستحکام تسلیم بالای فولاد باعث می شود که تنش های فشاری بسیار بالا تحت بار ایجاد شود.</p> <ul> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">انعطاف پذیری</p> </li> </ul> <p dir="rtl">مقاطع فولادی باز سختی خمشی ایجاد می کنند و در نتیجه&nbsp; کمانش پیچشی جانبی بوجود می آید.</p> <ul> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">بارگذاری&nbsp;</p> </li> </ul> <p dir="rtl">بارهای فشاری محوری همراه با گشتاورهای خمشی باعث ایجاد تنش های فشاری بیش از حد می شود که منجر به کمانش می شود.</p> <ul> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">مهاربندی ناکافی</p> </li> </ul> <p dir="rtl">تیرهایی بدون مهار،&nbsp; دچار کمانش موضعی، پیچشی و محلی می شوند. مهارها بارهای اضافی را پخش و از فشار بیشتر به تیر جلوگیری می کنند.</p> <p dir="rtl">در صورتیکه تیرآهن اگر بیش از اندازه لاغر باشد و به درستی طراحی نشود، قدرت تحمل بار را ندارد و کمانش اتفاق می افتد. پس، ترکیب مواد، شکل و طراحی تیر و میزان بارگذاری باعث می شود تا تیرهای فولادی مستعد شکست و کمانش شوند.</p> <p dir="rtl">در جدول زیر می توانید مقاطع مختلف فولادی را با حدهای حاکم بر طراحی را مشاهده کنید.&nbsp;</p> <p dir="rtl">&nbsp;</p> <div dir="rtl" align="left"> <table style="border-collapse: collapse; border-width: 2px; margin-left: auto; margin-right: auto;" border="1"><colgroup><col width="207"><col width="210"><col width="208"></colgroup> <tbody> <tr> <td dir="ltr" style="border-width: 2px;"> <p dir="rtl">نوع مقطع</p> </td> <td dir="ltr" style="border-width: 2px;"> <p dir="rtl">شکل سطح مقطع</p> </td> <td dir="ltr" style="border-width: 2px;"> <p dir="rtl">حالت یا حالت&zwnj;های حدی حاکم بر طراحی</p> </td> </tr> <tr> <td dir="ltr" style="border-width: 2px;"> <p dir="rtl">مقطع I شکل با دو محور تقارن</p> </td> <td dir="ltr" style="border-width: 2px;"> <p dir="rtl"><img title="مقطع I شکل با دو محور تقارن" src="https://lh7-us.googleusercontent.com/docsz/AD_4nXeHICHvZOGVWpd6OVYXRzvh_UM70dNbRKAeYx-sR6iSL0ptYjbjhioZVM3cctKXGto-iCxFUyHoqfoJr-IaulfjzEr2Ji598UoJhqgu73ZTWqZLopXMGuSDHNbDVhe66CaYsPIZ5d_bQWJAiClO3KIpBBc?key=PlSLoGc4af54hsC9wPSuWg" alt="مقطع I شکل با دو محور تقارن" width="75" height="100"></p> </td> <td dir="ltr" style="border-width: 2px;"> <p dir="rtl">کمانش خمشی و کمانش پیچشی</p> </td> </tr> <tr> <td dir="ltr" style="border-width: 2px;"> <p dir="rtl">مقطع I شکل با یک محور تقارن مقاطع ناودانی</p> </td> <td dir="ltr" style="border-width: 2px;"> <p dir="rtl"><img title="مقطع I شکل با یک محور تقارن مقاطع ناودانی" src="https://lh7-us.googleusercontent.com/docsz/AD_4nXfwYnNPyv1hyBI23TjFv1h8CffDK0qnC6vlUkHZY0eXuBvlXNDLtqaFmXXejG0MphvhxQM_aWaWGgsCBYXuwZRg2V1ySwp87586QRXGTRYm1xw-2FqnapVEZ5ShBBL8cK99l6CS6O7sytgJ_-SITMOQp-2g?key=PlSLoGc4af54hsC9wPSuWg" alt="مقطع I شکل با یک محور تقارن مقاطع ناودانی" width="174" height="100"></p> </td> <td dir="ltr" style="border-width: 2px;"> <p dir="rtl">کمانش خمشی و کمانش خمشی پیچشی</p> </td> </tr> <tr> <td dir="ltr" style="border-width: 2px;"> <p dir="rtl">مقاطع صلیبی مقاطع مرکب</p> </td> <td dir="ltr" style="border-width: 2px;"> <p dir="rtl"><img title="مقاطع صلیبی مقاطع مرکب" src="https://lh7-us.googleusercontent.com/docsz/AD_4nXf8w4LiJiGe0hoOQQotxWX7IuxNZDe-Pizfv0oExRzu4w8xR7OagixbjJJrXfghaMkkZxbO1Wp0pyGeZcfXHLC2IuoQqGlXBTp-xd2_JPtH68q9inZXtbHaCyxKsQzmz34y6Tcyg0NjN0YO-gWDra4PYtHU?key=PlSLoGc4af54hsC9wPSuWg" alt="مقاطع صلیبی مقاطع مرکب" width="103" height="100"></p> </td> <td dir="ltr" style="border-width: 2px;"> <p dir="rtl">کمانش خمشی و کمانش پیچشی</p> </td> </tr> <tr> <td dir="ltr" style="border-width: 2px;"> <p dir="rtl">مقاطع توخالی مستطیلی شکل</p> </td> <td dir="ltr" style="border-width: 2px;"> <p dir="rtl"><img title="مقاطع توخالی مستطیلی شکل" src="https://lh7-us.googleusercontent.com/docsz/AD_4nXcjzc7DL46yF9vOP5mC30nade8KHK-npJrdM_amGNWA3SRrDPjUTeFUT_EBuJMNl__CiL9gDIc7osWJj0bFfxM8trbfK0CacsPK4qJOguVoFlhUmKnl3BR_rmCRiUlLzH6Zi96OuNeo944MzhpSvhx2BBHT?key=PlSLoGc4af54hsC9wPSuWg" alt="مقاطع توخالی مستطیلی شکل" width="95" height="100"></p> </td> <td dir="ltr" style="border-width: 2px;"> <p dir="rtl">کمانش خمشی</p> </td> </tr> <tr> <td dir="ltr" style="border-width: 2px;"> <p dir="rtl">مقاطع توخالی دایره&zwnj;ای شکل</p> </td> <td dir="ltr" style="border-width: 2px;"> <p dir="rtl"><img title="مقاطع توخالی دایره&zwnj;ای شکل" src="https://lh7-us.googleusercontent.com/docsz/AD_4nXfHu_8vBmyeoqHZ113aFuHZs7jPXYSYabgRa0GcJ-SBZfsnZis20guN0_TXxqGnSJzRxEW_sV75SWQb7lOUIpGqXFRoYDL8P8BOORe9itQn1UCwpcGfLC2zxGPbKfUZFIUEkxfZCJpZ073DcjNkEnsSEQWs?key=PlSLoGc4af54hsC9wPSuWg" alt="مقاطع توخالی دایره&zwnj;ای شکل" width="100" height="100"></p> </td> <td dir="ltr" style="border-width: 2px;"> <p dir="rtl">کمانش خمشی</p> </td> </tr> <tr> <td dir="ltr" style="border-width: 2px;"> <p dir="rtl">مقاطع سپری</p> </td> <td dir="ltr" style="border-width: 2px;"> <p dir="rtl"><img title="مقاطع سپری" src="https://lh7-us.googleusercontent.com/docsz/AD_4nXfywU1NmSrXyyjPKkhx7oq-dwpJYuU7uD_1qqzjrAlhodL5cQWyMtu88A15szSgwXwZAlxxLjdeu1E8-LFRp_UY1WupdFxhxLrFutHlMoeUaQpeDvqTP9vtXeRqyn0ob6jD3HajkKGPacMYG5f5pSbnsZPZ?key=PlSLoGc4af54hsC9wPSuWg" alt="مقاطع سپری" width="93" height="82"></p> </td> <td dir="ltr" style="border-width: 2px;"> <p dir="rtl">کمانش خمشی و کمانش خمشی پیچشی</p> </td> </tr> <tr> <td dir="ltr" style="border-width: 2px;"> <p dir="rtl">مقاطع مرکب از دو نیمرخ نبشی پشت به پشت</p> </td> <td dir="ltr" style="border-width: 2px;"> <p dir="rtl"><img title="مقاطع مرکب از دو نیمرخ نبشی پشت به پشت" src="https://lh7-us.googleusercontent.com/docsz/AD_4nXfUZ4LAxdxL9DDaaYCZ6tZLWNaNBkLc6uTG20tJJKHmqjMNXPgQK9ZnhiHlgczfWWjY6HoHoS3qtKnMqhPh7JGO_ZeAEmyrZzVrot4stA-ZnWZlVDmqnAr5KFwEme2cOAeSLiG9lOn4nY7KLELJIZy3-HLc?key=PlSLoGc4af54hsC9wPSuWg" alt="مقاطع مرکب از دو نیمرخ نبشی پشت به پشت" width="121" height="100"></p> </td> <td dir="ltr" style="border-width: 2px;"> <p dir="rtl">کمانش خمشی و کمانش خمشی پیچشی</p> </td> </tr> <tr> <td dir="ltr" style="border-width: 2px;"> <p dir="rtl">مقاطع نبشی تک</p> </td> <td dir="ltr" style="border-width: 2px;"> <p dir="rtl"><img title="مقاطع نبشی تک" src="https://lh7-us.googleusercontent.com/docsz/AD_4nXddSq641yc9WSNV6Zweh9SDGmp4UWUmWGBbAbYh6ARyLAa4cbgLoQFbKV84mwhg8idrhZRey4jGI-Rtok5bc7sLpNN3qoUvtXnqKtGu4XwttMYVZiCdhZ4c7bu87lmftuztP80ultKrkSwISze3MUJQG2N0?key=PlSLoGc4af54hsC9wPSuWg" alt="مقاطع نبشی تک" width="196" height="93"></p> </td> <td dir="ltr" style="border-width: 2px;"> <p dir="rtl">در حالت b/t&lt;=20 (عرض به ضخامت)، کمانش خمشی و در حالت b/t&gt;=20، کمانش پیچشی یا خمشی پیچشی</p> </td> </tr> <tr> <td dir="ltr" style="border-width: 2px;"> <p dir="rtl">مقاطع توپر</p> </td> <td dir="ltr" style="border-width: 2px;"> <p dir="rtl"><img title="مقاطع توپر" src="https://lh7-us.googleusercontent.com/docsz/AD_4nXdnQpEWG1inOar3ldxfikEgcR-4osTj65vKUKpe7RGScsr5uYuok52En0XNG8S6KtBlGveANcl-2ywjm685M187zogfw6OqSOEBtUaujvuM0FZ0FTgHU6qI32UGDP-Bm_FpfjuISWAdQ4wB2MUdXaNt0cFA?key=PlSLoGc4af54hsC9wPSuWg" alt="مقاطع توپر" width="196" height="100"></p> </td> <td dir="ltr" style="border-width: 2px;"> <p dir="rtl">کمانش خمشی</p> </td> </tr> </tbody> </table> </div> <h2 style="text-align: center;"><strong>&nbsp;</strong></h2> <p dir="rtl">سطح تنش فشاری به بارهای اعمال شده و هندسه تیر بستگی دارد. تیرهای لاغر بیشتر از تیرهای ضخیم دچار کمانش می شوند. بار کمانش نیز تا حد زیادی به شرایط مرزی بستگی دارد - مانند مهار چرخشی در اتصالات. مهار جانبی در انتهای تیر، مقاومت کمانشی را به طور قابل توجهی کاهش می دهد.</p> <h2 dir="rtl"><span style="font-size: 14pt;">چگونه از کمانش جلوگیری کنیم؟</span></h2> <p dir="rtl">برای جلوگیری از این پدیده، مهندسان از آیین نامه ها و استانداردهای طراحی برای تعیین اندازه، شکل و خواص مواد مناسب برای تیر برای تحمل بارهای مورد انتظار استفاده می کنند. آنها همچنین هندسه تکیه گاه های تیر را در نظر می گیرند که می تواند بر رفتار کمانش آن تأثیر بگذارد<strong>&nbsp;</strong></p> <p dir="rtl">در آیین نامه AISC 360-16 (انجمن فولاد آمریکا) به این ضوابط اشاره شده است. به عنوان مثال در بخش E، ضوابط تعیین تنش های برشی- پیچشی آمده است. از قوانین این بخش برای محاسبه ظرفیت کمانش تیرآهن های باریک استفاده می شود.&nbsp;</p> <p dir="ltr"><a href="https://www.aisc.org/globalassets/aisc/publications/standards/a360-16-spec-and-commentary.pdf">https://www.aisc.org/globalassets/aisc/publications/standards/a360-16-spec-and-commentary.pdf</a><strong>&nbsp;</strong></p> <p dir="rtl">همچنین برای جلوگیری از کمانش تیرآهن می توانید موارد زیر را انجام داد:</p> <ul> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">کاهش نسبت لاغری تیرآهن: برای افزایش مقاومت در برابر کمانش، از بخش های&nbsp; پهن تیر با گشتاور دوم سطح استفاده کنید.</p> </li> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">استفاده از مهاربندی های موضعی- مهاربندها در فواصل زمانی در طول تیر به مقاومت در برابر کمانش پیچشی جانبی کمک می کنند.</p> </li> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">استفاده از مهاربندی های موضعی: مهاربندی موضعی به تیر کمک می کند تا کمانش پیچشی رخ ندهد. مهاربندها را در امتداد طول ستون نصب می کنند.</p> </li> </ul> <p dir="rtl"><img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="https://lh7-us.googleusercontent.com/docsz/AD_4nXd7ZsdIQpVeQjEdolsc4w7HJpxaj6D_sY4SMfb6mdrWxGcRH-29yz5BTlwPaLg0tAGFFXopn8Vef3zg3nPMz2f27nmd3yiiMy6O1BH6kKJXGDBsVhN1sEIPmCp-D-7KSY1uG6CPuJ2tUwDBcUaoThXz_JY_?key=PlSLoGc4af54hsC9wPSuWg" width="624" height="468"></p> <ul> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">سخت یا تقویت کردن بال ها:&nbsp; برای افزایش مقاومت بالها از ورق های تقویتی استفاده می شود تا پایداری تیر بیشتر شود.<strong>&nbsp;</strong></p> </li> </ul> <ul> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">اجتناب از بارهای گریز از مرکز: بارگذاری در امتداد محور اصلی برشی از کمانش پیچشی جلوگیری می کند.<strong>&nbsp;</strong></p> </li> </ul> <h2 dir="rtl"><span style="font-size: 14pt;">انواع کمانش</span></h2> <p dir="rtl">تیرهای تحت فشار می توانند به اشکال مختلف دچار کمانش شوند که در 3 دسته قرار می گیرد:</p> <ol> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">کمانش خمشی پرتو به شکل موج سینوسی نیمه خم می شود. رایج ترین حالت کمانش است.</p> </li> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">کمانش برشی - برش تیر در امتداد محور آن. در مقاطع باز لاغر تحت بارگذاری خارج از مرکز رایج تر است.</p> </li> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">کمانش پیچشی- جانبی - تیر به طرفین خم می شود و همزمان می پیچد. در تیرهای سری i بدون تکیه گاه و تقویت بسیار رایج است.<strong id="docs-internal-guid-364ed714-7fff-55e4-64b3-4ba8b4486baf"></strong></p> </li> </ol>